کاربرد دستگاه CNC در صنعت چیست؟

اصطلاح Computer Numerical Control به معنای کنترل عددی کامپیوتری است که به اختصار به آن CNC می گویند. امروزه در صنعت استفاده از ابزارهایی که دقت و سرعت کار را افزایش می دهند از اهمیت بسیار بالایی برخوردار هستند. یکی از مهم ترین و کاربردی ترین ابزارهایی که در سال های اخیر در صنعت بسیار پرکاربردند دستگاه های CNC هستند.

در برخی صنایع دقت انجام کار مساله ای بسیار حیاتی است صنایعی مانند صنایع پزشکی, دفاعی, پتروشیمی و هوافضا از جمله این مشاغل هستند. اهمیت دقت در این صنایع به گونه ای است که با وجود خرابی در قطعات ممکن است جان افراد زیادی به خطر بیفتد. در این صنایع از دستگاه های CNC استفاده می شود.

در ادمه کاربرد دستگاه های CNC را در هر کدام از این صنایع بررسی می کنیم :

- صنعت پزشکی : در صنعت پزشکی برای اجرای ایده های جدید نیاز به تولید نمونه اولیه وجود دارد . دستگاه های CNC این امکان را به وجود می آورند که مهندسان قبل از تولید محصول را به صورت سه بعدی ببینند تا در صورت وجود خطا آن ها را اصلاح کنند. بسیاری از قطعات مورد استفاده در صنایع پزشکی مانند ایمپلنت , قطعاتی درMRI , تجهیزات پزشکی , قطعات الکتریکی , قطعات دستگاه ارتودونسی و غیره توسط دستگاه های CNC تولید می شوند.

- صنعت هوافضا : فضاپیماها دارای سرعت بالا هستند که در برابرجریان هوای سریع و فشار زیاد قرار دارند. برای این که فضاپیماها در چنین شرایطی آسیب نبینند باید با دقت بسیار بالایی تولید شوند. کم ترین خطا در تولید قطعات فضاپیما موجب تولید کشش و ساییدگی در قطعات می شوند. مهندسان این قطعات را از تیتانیوم , نیکل , آلومینیوم و آلیاژها می سازند. در این صنعت قطعاتی مانند اتصالات مانیفولد, پوسته, جسم ایرودینامیکی, اتصالات برق الکتریکی , آنتن ها و غیره توسط دستگاه های CNC تولید می شوند.

- صنعت حمل و نقل : بسیاری از قطعات که در صنعت هوافضا توسط دستگاه های CNC تولید شده اند در صنعت حمل و نقل و خودروسازی نیز کاربرد دارند. در صنعت حمل و نقل به قطعات و اجزایی که مقاوم هستند و عمر طولانی دارند نیاز است. در صنایع حمل و نقل در تولید مواردی مانند کشتی های حمل و نقل , قطارهای باری , ریل مسافری و غیره از دستگاه های CNC استفاده می شود.

- صنعت نفت و گاز : در این صنعت برای تولید قطعاتی تراش خورده که به صورت دقیق کنار هم قرار بگیرند نیاز به دستگاه های CNC است. نبود دقت و تناسب موجب می شود که شیری نشت کند یا یک پیستون فشار تولید نکند و یا یک سیلندر پر نشود و به طور کلی مجموعه به درستی کار نکند. در این صنعت برای تولید قطعاتی مانند پیستون, سیلندر , شیرآلات و غیره از دستگاه های CNC تولید می شوند.

- صنعت دفاعی و نظامی : این صنایع به دلیل ارتباط مستقیمی که با امنیت دارند به همین دلیل قطعاتی که توسط دستگاه های CNC برای این صنایع تولید می شود محرمانه هستند.

- صنعت الکترونیک : در این صنعت علاوه بر قطعات الکتریکی نیاز به قطعات و اجزای ارتباطی هم هستند. این قطعات دستگاه های ارتباطی را از تداخل الکتریکی محافظت می کند. در این صنعت برای تولید این قطعات مانند عایق الکتریکی, هیت سینک و محافظ امواج رادیویی از دستگاه های CNC استفاده می کنند.

- صنعت دریایی : در این صنعت نیاز به قطعاتی است که در برابرآب مقاوم باشند و در رطوبت دچار فرسایش نشوند . برای تولید این قطعات مانند اجزای موتور, عایق بندی ها, پروانه ی موتور , قطعات الکترونیکی و غیره از دستگاه های CNC استفاده می شود.

- حکاکی : از دستگاه های CNC در نماهای ساختمان و نماهای داخلی خانه  نیز استفاده می شود. برای حکاکی رو فلز از لیزر استفاده می شود اما برای بعضی از حکاکی های عمیق و حکاکی روی برخی از فلزات لیزر کارایی کافی را ندارد یا هزینه بر است. به همین دلیل از دستگاه های CNC برای برش و حکاکی رو فلزات استفاده می شود.

انواع دستگاه های CNC

دستگاه های CNC دارای انواع زیر هستند :

- دستگاه لیزر CNC

- دستگاه فرز CNC

- دستگاه برشکاری CNC

مزیت های استفاده از دستگاه های CNC

- سرعت بالایی در تولید دارند که در نتیجه موجب کاهش زمان تولید می شود.

- دقت بالا و توانایی به حداقل رساندن خطاهای انسانی در فرآیند تولید را دارند.

- قطعات تولید شده توسط این دستگاه ها نیازی به اصلاح ندارند.

- ایمنی بالاتر نسبت به سایر دستگاه های برش دستی دارند.

- این دستگاه ها توسط کامپیوتر و نرم افزارهای کنترل کننده هوشمند کنترل می شوند.

- این دستگاه ها توانایی کار روی سطوح با جنس های مختلف را دارند.

معایب دستگاه های CNC

- این دستگاه ها به طور معمول قیمت بالاتری نسبت به ماشین های دستی دارند.

- برای کار با این دستگاه ها نیاز به اپراتور آموزش دیده و متخصص نیاز است.

- در صورت خراب شدن این دستگاه ها نیاز به تعمیرات پیچیده و گران دارند.

البته باید اشاره کنیم که مزیت های دستگاه های CNC بسیار بیش تر از معایب آن ها است . بنابراین خرید این دستگاه ها برای مشاغلی که به این دستگاه ها نیاز دارند می توانند گزینه بسیار مناسبی باشند.

چهار نظام چیست و چه کاربردی دارد؟

در این مطلب ما به بررسی چهار نظام و کاربرد آن می پردازیم، اما قبل از اینکه درمورد چهار نظام صحبت کنیم بهتر است درمورد دستگاه تراش اطلاعات اولیه ای داشته باشیم.

برای آشنایی با چهارنظام و کاربرد آن بهتر است ابتدا با دستگاه تراش آشنا شویم . دستگاه تراش ابزاری است که توسط آن قطعاتی مانند شفت, قطعات مدور, پیچ,بادامک ها و غیره را می توان تولید کرد. این دستگاه فرآیندهایی مانند روتراشی, کف تراشی و شیارزنی را با چرخش قطعات و سوراخ کاری یا تراش کاری آن ها انجام می دهد.

دستگاه تراش از قسمت های مختلفی تشکیل شده است که اجزای اصلی آن عبارتند از:

- ریل

- موتور الکتریکی

- گیربکس اصلی

- محور اصلی

- سه نظام یا چهار نظام

- جعبه دنده پیشروی

- قوطی حرکت

- دستگاه مرغک

- سیستم خنک کننده

- تابلو برق

- کلیدهای راه اندازی دستگاه

- اهرم کلاچ

سه نظام یا چهارنظام چیست؟

زمانی که روی یک قطعه فرآیند ماشین کاری صورت می گیرد امکان دارد که کنترل و ثابت نگه داشتن قطعه کار به دلیل فشار زیادی که به قطعه وارد می شود یا به دلیل لرزش دستگاه ماشین کاری سخت باشد. برای مهار قطعه در این شرایط از گیره بندی هایی استفاده می کنند که دو مدل دارند :

- سه نظام : با مشاهده سه نظام سه دندانه دیده می شود که به آن ها فک می گویند و به مجموعه آن ها پارچه می گویند. این سه فک متحرک هستند که روی قطعه ای استوانه ای باز و بسته می شوند. از سه نظام برای گیره بندی قطعات چندضلعی استفاده می شود.

- چهارنظام : در چهارنظام برای ماشین کاری قطعه هایی که شکل ناموزون , گرد یا شش ضلعی دارند دندانه هایی مستقل تعبیه شده است که با آچار به طور جداگانه حرکت می کنند و برای گیره بندی این قطعات بسیار مناسب هستند. زمانی که هدف ماشین کاری مرکز قطعه نباشد از چهار نظام استفاده می شود.

تفاوت سه نظام و چهار نظام در چیست ؟

- در سه نظام حرکت دندانه ها به شکل هماهنگ  و در چهارنظام می توان حرکت دندانه ها را به طور جداگانه تنظیم کرد.

- در گیره های چهارنظام می توان برش هایی با عمق بیش تر ایجاد کرد.

- سه نظام قطعه را در مرکز دستگاه نگه می دارد اما در چهارنظام می توان قطعه  در مرکز دستگاه قرار نگیرد.

- برای برش های محوری انتخاب چهار نظام گزینه مناسب تری است.

- چهارنظام قدرت نگهدارنده گی بیشتری نسبت به سه نظام دارد.

- زمانی که قطعه کار وزن زیادی دارد و سنگین است برای گیره بندی بهتر است از چهارنظام استفاده شود.

جنس بدنه چهارنظام

به صورت استاندارد برای ساخت چهارنظام از چدن استفاده می شود. البته برای دقت بیشتر و مقاومت بیش تر در سرعت های بالاتر از فولاد آهنگری برای ساخت چهارنظام استفاده می شود.

ابعاد چهارنظام

چهار نظام در چهار ابعاد استاندارد طراحی و تولید می شوند که این ابعاد عبارتند از:

- سه اینچی : دارای قطر 80 میلی متری است.

- چهاراینچی :دارای قطر 100 میلی متری است.

- پنج اینچی : دارای قطر 125 میلی متری است.

- شش اینچی : دارای قطر 160 میلی متری است.

برندهای بارز تولید کننده چهارنظام

بعضی از برندهایی که تولید کننده چهارنظام هستند عبارتند از:

- سانو

- لنگر

- بایسون

- TOS

- VERTEX

دستگاه CNC رومیزی چه کاربردی دارد؟

دستگاه‌های سی ان سی‌ (CNC) از جمله دستگاه‌های کاربردی است که در صنایع مختلف قابل استفاده است. این دستگاه‌ها بنا به درخواست مشتری و موارد مورد استفاده، در ابعاد متفاوت تولید و عرضه می‌شوند.

CNC مخفف عبارت computer numerical control به معنای کنترل عددی کامپیوتری است. این دستگاه در صنایع مختلف برای انواع برشکاری و تولید، مورد استفاده قرار می‌گیرد. دستگاه‌های سی ان سی (CNC) به دلیل دقت بالا در مقابل دستگاه‌های برش دستی از محبوبیت بالاتری برخوردار هستند.

کاربرد دستگاه سی ان سی CNC رومیزی چیست؟

دستگاه‌های CNC کوچک و رومیزی برای اجسام مختلفی از جمله چوب و فلز کاربرد دارند؛ اما به دلیل اندازه‌ی کوچکشان نسبت به دستگاه‌های CNC بزرگ برای فلزات نرمتر مثل آلومینیوم کاربرد دارند و نباید انتظار داشته باشیم که برای فلزات سخت‌تر مثل فولاد مورد استفاده قرار بگیرند. از کاربردهای دستگاه سی ان سی رومیزی می‌توان به این موارد اشاره کرد:

نمای ساختمان و تزئینات داخلی

مبل‌سازی

تولید برد مدار

طراحی جواهر و طلاسازی

مجسمه‌سازی

ساخت ماکت‌های معماری

از این ابزار در نجاری برای باربرداری چوب استفاده می‌شود. باربرداری یعنی برداشتن یک لایه از چوب و یکنواخت کردن سطح چوب. از دیگر استفاده‌های این دستگاه در این صنعت، ایجاد شیار و حاشیه، ابزار زنی و حکاکی است. استفاده از این دستگاه خطای انسانی را کاهش داده و نتیجه‌ی بی عیبی ارائه می‌کند. اما استفاده از CNCها نیاز به مهارت اپراتور دارد. قبل از خرید دستگاه CNC رومیزی بهتر است با اجزای مهم این دستگاه آشنا شویم.

اجزای مهم دستگاه CNC رومیزی

موتورها

اسپیندل

بلبرینگ‌ها

محورها و...

موتور: 

در CNCها دو نوع موتور مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ موتور استپر (steper) و موتور سروو (servo)؛ که موتور استپر، یک موتور با حرکت دقیق و از پیش تعریف شده است که مبنای حرکت آن با ارسال بیت های صفر و یک به سیم پیچ الکتریکی آن انجام می‌گیرد. موتورهای استپر ورودی الکتریکی جریان برق را با استفاده از سیم پیچ تبدیل به حرکت مکانیکی می کنند و در نتیجه باعث حرکت دستگاه CNC می‌شوند. موتورهای سروو را می‌توان تحت عنوان موتورهایی معرفی کرد که از یک سیستم کنترلی فیدبک بهره می‌برند و دارای متغیر کنترل شونده هستند. استفاده از این سیستم به این دلیل است که دستگاه با توجه به شرایطی که برای آن تعریف شده و همچنین بر مبنای رابطه مفروض بین یک کمیت کنترل شده به فعالیت خود می‌پردازد. در الکتروموتورهای سروو فیدبک الکتریکی به موتور فرستاده می‌شود تا به شرایط آن پاسخ دهد.

بلبرینگ:

وظیفه بلبرینگ ها تحمل بارهای وارده به محورهای دورانی است. بلبرینگ‌ها می‌توانند یک محور دوار را نگه داشته و ترکیبی از بارهای شعاعی و بارهای محوری را تحمل کنند. در نتیجه کاربرد وسیعی در مکانیک دارند.

اسپیندل:

هر محور که به دور خودش می‌چرخد یک اسپیندل نامیده می‌شود؛ ولی لزوما هر سیستم چرخشی اسپیندل نیست. اسپیندل ها علاوه بر داشتن وظیفه انتقال حرکت از الکتروموتور ها به دستگاه برش، وظیفه نگه داشتن قطعات برشی را نیز بر عهده دارند. اسپیندل اصلی دستگاه معمولا موتوری است که برای چرخاندن فرز CNC مورد استفاده قرار میگیرد.اسپیندل ها انواع مختلفی دارند، بسته به گشتاور و سرعت نهایی و البته سیستم تغذیه‌شان به دسته های متنوعی تقسیم می‌شوند. هر چه سرعت اسپیندل بیشتر باشد کار براده‌برداری راحت‌تر انجام می‌شود ولی گرمای بیشتری روی فرز ایجاد می‌شود و عمر آن را کوتاه میکند. اسپیندل ها توسط VFD ( اینورتر ) ها کنترل می‌شوند و با تغییر فرکانس ورودی سرعت گردش آنها تغییر می‌کند.

محور:

دستگاه‌های سی ان سی در انواع محورهای سه‌گانه و پنج‌گانه تولید می‌شوند. به این معنی که به طور آزادانه می‌توانند در این چند محور حرکت کنند. محورهای سه‌گانه شامل X و Y و Z است که در CNC های پنج محوره یک محور چرخشی به دور هر یک از محور های X و Y اضافه می‌کنند. چرخش به دور محور عمودی Z نیز در برخی دستگاه‌ها وجود دارد اما در واقع دستگاه‌های فرزکاری CNC شش محوره بسیار نادر هستند زیرا افزودن محور ششم سود چندانی ندارد.

مزایای دستگاه CNC رومیزی نسبت به دیگر دستگاه‌های CNC

قیمت پایین: اندازه این دستگاه‌ها با قیمتشان نسبت مستقیم دارد؛ هرچه اندازه دستگاه بزرگتر باشد، قیمت آن بالاتر است.

هزینه نگهداری پایین: به طوری‌که برای نگهداری آنها به کاری بیشتر از روغن‌کاری نیاز نیست.

معایب دستگاه CNC رومیزی

نیازمند حضور دائم اپراتور برای تحت نظر قرار دادن روند برشکاری

وابسته بودن به استحکام میز و جلوگیری از جابجایی و لرزش دستگاه

محدودیت در مقابل قطعات بزرگ

محدودیت در مقابل مواد مختلف به دلیل دامنه‌ی حرکتی کوچکتر

نکته هایی که هنگام خرید دستگاه های CNC باید رعایت کنیم چیست؟

برای خرید دستگاه های CNC باید به نکات زیر توجه نماییم تا خریدی متناسب با نیازمان و هزینه مناسب داشته باشیم :

- اندازه و ابعاد دستگاه:

اگر قرار است برای کار روی قطعات بزرگ و سنگین از دستگاه های CNC استفاده کنید باید به اندازه و ابعاد ورودی , جنس زیر سری و مقاومت چهارچوب دستگاه توجه کنیم و بعد اقدام به خرید کنیم.

- مدل کنترلر دستگاه:

اگر کنترلر دستگاه از برندهای ناشناخته و فرعی باشد موجب مشکلاتی مانند عدم هماهنگی با نرم افزارهای CAM,کم بودن اپراتورهایی که بتوانند با آنها کار کنند و بسیاری از مشکلات پیش بینی نشده دیگر را ایجاد می کند.

- ولتاژ:

بسیار از دستگاه های CNC وارداتی با ولتاژ 220 سازگار نیستند قبل از خرید به سازگاری دستگاه با این ولتاژ اطمینان پیدا کنید.

- قابلیت تعویض خودکار دستگاه :

برخی دستگاه های CNC توانایی تعویض خودکار ابزار را دارند و توان نگهداری 32 ابزار مختلف و تعویض آن ها در مواقع نیاز را دارند. این ویژگی سرعت انجام فرآیندهای ساخت به مقدار قابل توجهی افزایش می دهد.

- اسپیندل:

اسپیندل در سرعت , دقت و کیفیت ماشین کاری اهمیت زیادی دارد و سرعت آن از ده هزار تا صدهزار دور در ثانیه می تواند باشد.

- قدرت موتور:

کاهش اختمال گیر کردن ابزار ,استفاده از ابزارهای بزرگ تر و سنگین تر و ماشین کاری قطعات سخت تر زمانی امکان پذیر است که موتور قدرت بالایی داشته باشد.

- دقت دستگاه:

دقت موتور و انکودر, دقت در ساختار دستگاه و مونتاژ قسمت های مختلف بدنه, لقی اسپیندل و محورها , تعداد پالس های مورد نیاز برای جابه جایی به اندازه یک میلی متر و بسیاری از موارد دیگر در دقت دستگاه تاثیر می گذارند.